【正文】 CD 符合基本條件，能夠采用。操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。鍵盤是由若干個(gè)按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號后作相應(yīng)的功能處理。 方案一 專用芯 片式設(shè)計(jì) 專用鍵盤處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對按鍵的編碼、掃描、消抖和重鍵等問題的處理，甚至還集成了顯示接口功能。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點(diǎn)很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。 方案二 矩陣式鍵盤設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。例如，用 22 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 4 個(gè)鍵的鍵盤， 44 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤。相對于專用芯片式可以節(jié)省成本，且更為靈活。 圖 44 矩陣鍵盤 考慮到成本方面，我決定采用矩陣鍵盤。5V， V/F 轉(zhuǎn)換器需要 177。 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 Uo、輸出電流 Io、輸出紋波電壓 ΔUopp等性能指標(biāo)要求，正確地確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。 此次設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，如圖 圖 穩(wěn)壓電源組成圖 方案一 采用 LM31 LM337 共地可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路；由一個(gè)電阻（ R）和一個(gè)可變電位器 (RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為： Vo=(1+RP/R)。電路圖如下所示： 圖 LM317 與 LM337 組裝電路 方案二 : 采用 7805,7905， 7812 和 7912 組成穩(wěn)壓電路 7805， 7905 固定式三端穩(wěn)壓器可輸出 177。12v,其電路圖如圖所示 . 圖 LM317 與 LM337 組裝電路 方案一的電路由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器 LM317 和 LM337 組裝而成 ,可輸出范圍為 177。12 連續(xù)可調(diào) ,通過對滑動(dòng)變阻器的調(diào)整可輸出 +5V,177。12 的輸出電壓 .使用時(shí)比較方便 ,綜上所述 ,方案二比方案一合理 ,因此選擇方案二。 AT89C51 是一款 8 位的內(nèi)帶 4K 程序存儲(chǔ)器的微控制器，考慮到用軟件實(shí)現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項(xiàng)功能時(shí)，所需的軟件量并不是很大，不 需要太大的程序存儲(chǔ)空間，因此在對AT89C51 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不需要在片外再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣不僅節(jié)省了硬件資源，也優(yōu)化了電 路的設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號放大處理和 V/F 轉(zhuǎn)換部分組成。另外由于秤臺的自身重量、振動(dòng)和沖擊分量，以及還要避免物體超重時(shí)對傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時(shí)要 保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的要大。由于傳感器的輸出信號中含有一定的干擾噪聲，所以必須要對傳感器的輸出信號進(jìn)行濾波，在濾波電路的設(shè)計(jì)時(shí)利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。這時(shí)需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡單的專用儀表放大器 INA126。作為電子秤，系統(tǒng)對 V/F 轉(zhuǎn)換的速度要求不高，而且 LM331 的轉(zhuǎn)換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求。在這次設(shè)計(jì)中我們采用了 44 鍵盤控制。 本章小結(jié) 本章主要是對本次設(shè)計(jì)的方案選擇與論證， 按照設(shè)計(jì)的基本要求，通過分析與論證，最后確定系統(tǒng)可分為三大模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互界面模塊。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給 51 單片機(jī)控制器處理，由單片機(jī)完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。 基于 AT89C51 的主控電路 AT89C51 簡介 芯片功能介紹及設(shè)計(jì)： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于 內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容 。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在 此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [11]。1. 35 ～ 177。 INA126 的增益通過外部電阻設(shè)置，增益范圍從 5V/V to 10000V/V 。 INA126 特點(diǎn)及引腳說明 （ 1） INA126 器件特點(diǎn)： 低靜態(tài)電流： 175 μ A/chan 寬電壓范圍： 177。 18V 低偏移 電壓： 250 μ V max 低溫度漂移： 3 μ V/ 176。 LM331 功能介紹 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國 NS 公司生 產(chǎn)的 性能價(jià)格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。同時(shí)它動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá) 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時(shí)尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C2 通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 C3 對電阻 R3 放電。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓－頻率變換 [18]。本章針對這些模塊的主要芯片做了簡單介紹，了解的其芯片的功能及應(yīng)用，并且介紹了本次項(xiàng)目的具體電路設(shè)計(jì)。如果是機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)人員，往 往需要同時(shí)考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕?起來，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。 C 語言在單片機(jī)中的應(yīng)用 C 語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，在國際上非常流行。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。如進(jìn)行端口 I， 0 操作、位操作、地址操作，并可內(nèi)嵌匯編指令，將匯編指令當(dāng)作它的語句一樣。正是因 為 C 語言具有這樣的特性，所以很適合編寫要對硬件進(jìn)行操作的軟件程序。 電子稱的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子稱軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)程序包括主程序、定時(shí)中斷程序、 INTO 中斷程序按鍵程序、數(shù)據(jù)處理子程序 (雙字節(jié)乘法、二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序及逆轉(zhuǎn)換程序 )、 LCD 十六位液晶靜態(tài)顯示子程序等模塊。電子計(jì)價(jià)秤的軟件設(shè)計(jì)思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，計(jì)算單價(jià)木單重 (單價(jià)和單重分別在定時(shí)中斷 程序和 INT0外部中斷程序中獲得 )，并時(shí)時(shí)顯示十進(jìn)制的單重，單價(jià)，總價(jià)。其中 R0 為標(biāo)志位寄存器當(dāng)為 OOH 時(shí)為正常顯示方式。一秒鐘采樣物料重量 (已轉(zhuǎn)成脈沖頻率 )，并賦值重量計(jì)算 RAM區(qū)和顯示 RAM 區(qū)。 主程序流程圖 主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個(gè)向?qū)У淖饔谩? V/F 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) V/F 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。 圖 V/F 信號讀取及處理程序 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。 圖 顯示子程序 流程圖 鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì) 鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹的是本次設(shè)計(jì)的軟件部分，畫出了軟件的主程序流程圖及部分子程序流程圖。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用 與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。傳感器好比人體 “五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設(shè)計(jì)中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求如期完成了實(shí)用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)。 一、 主要工作及結(jié)論 熟悉 AT89C51 單片機(jī)功能及工作特性，掌握其接口擴(kuò)展方法。 對鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號優(yōu)劣比。 二、 存在的問題 電子電路的設(shè)計(jì)中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對過電壓情況的處理中未作防范措施。比如系統(tǒng)的超 量程信號直接由單片機(jī)送入報(bào)警電路，沒有設(shè)計(jì)保護(hù)電路再入單片機(jī)處理后送入報(bào)警電路。日歷時(shí)鐘電路可以顯示購貨日期，通訊接口電路 可以與上位機(jī)（ PC 機(jī)）進(jìn)行通訊，從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機(jī)，然后通過串口或并口通訊與電子稱相連，達(dá) 到遠(yuǎn)距離控制的目的。 動(dòng)手能力不強(qiáng)，電子秤的精確度有待提高。